4.3. Комментарий к работе ВКБ по рис. 3. Согласование происходит через А между:

• Сх и Рсх по электрической схеме (расчет схемы);
• Сх и А-СБД по вопросам электрических параметров ЭКБ;
• Рпу и А-СБД по вопросам геометрических, теплофизических, физико-механических и других параметров ЭКБ;
• Рн и А-СБД по вопросам надежностных параметров ЭКБ;
• Рк и А-СБД по вопросам допустимых электрических, тепловых, механических и других параметров ЭКБ для заполнения КРР;
• Сх и К по электрической схеме (создание конструкции);
• Рпл и К по вопросам создания окончательного варианта конструкции ПУ;
• Ртн и К по вопросам обеспечения стойкости конструкции к тепловым и другим воздействиям;
• Рмн и К по вопросам обеспечения стойкости конструкции к механическим воздействиям.

По этой схеме могут быть реализованы две модели ВКБ.

4.4. Модель 1. ВКБ действует в рамках локальной сети одного предприятия. В этом случае роль администратора выполняет PDM-система. За человеком остаются функции настройки и обеспечения нормальной бесперебойной работы PDM-системы, а также формирования полного отчета по результатам автоматизированного проектирования.

4.5. Модель 2. ВКБ действует через интернет. Работниками ВКБ являются представители различных предприятий и организаций, расположенных в различных городах. Требуется разработка управляющей программы через интернет.

5. Этапы проектирования ЭКБ и ЭА с виртуализацией испытаний

На рис. 3 приведена общая схема этапов проектирования ЭКБ и ЭА.

Рис. 3а. Структурная схема этапов проектирования ЭКБ и ЭА (начало)

Рис. 3б. Структурная схема этапов проектирования ЭКБ и ЭА (окончание)

6. Методика создания карт рабочих режимов ЭРИ на основе моделирования ЭКБ и ЭА на ВВФ

6.1. После проверки правильности применения ЭКБ в ЭА получают данные о результатах оценки номенклатуры, условий эксплуатации, электрических и температурных режимов работы ЭКБ. Эти данные в виде численных значений параметров, характеризующих фактические и требуемые по нормативно-технической документации (НТД) на ЭКБ условия их эксплуатации и режимы работы, оформляют в виде карт рабочих режимов (КРР).

6.2. Комплект КРР на сборочную единицу высшей ступени, в которую входят сборочные единицы низших ступеней, включает в себя:

• титульный лист (формы 1 и 1а);
• содержание (формы 2 и 2а);
• перечень комплектов карт сборочных единиц низшей ступени (форма 3);
• карту оценки номенклатуры примененной ЭКБ и сведений о соответствии условий их эксплуатации и показателей надежности требованиям НТД (форма 4);
• карты ЭКБ, примененной при механических воздействиях, не соответствующей требованиям НТД на них (форма 5);
• карты режимов работы ЭКБ, входящих непосредственно в состав комплекта КРР (формы 6−87), например, соединители, тумблеры и т.п.

6.3. В комплект КРР на сборочную единицу низшей ступени, не имеющей в своем составе другой сборочной единицы (например, ячейка, типовой элемент замены и т.п.), входят:

• титульный лист (форма 1а);
• содержание (форма 2а);
• карта оценки номенклатуры примененной ЭКБ и сведения о соответствии условий их эксплуатации и показателей надежности требованиям НТД (форма 4);
• карты ЭКБ, примененной при механических воздействиях, не соответствующей требованиям НТД на них (форма 5);
• карты режимов работы ЭКБ, входящей в состав сборочной единицы (формы 6−87).

6.4. По согласованию с представителем заказчика допускается не включать формы 4 и 5 в комплект карт сборочных единиц низших ступеней. В этом случае при заполнении указанных форм для сборочной единицы высшей ступени в них необходимо включить всю ЭКБ, входящую в сборочные единицы низших ступеней.

6.5. Комплект КРР в окончательном виде представляется разработчиком ЭА на стадии разработки рабочей документации (по результатам испытаний опытного образца). Возможно составление КРР на более ранних стадиях разработки ЭА путем проведения расчетов по схемам или по результатам инструментальных измерений на макетах с последующей их корректировкой (по результатам измерений в опытном образце).

6.6. Для упрощения и ускорения процесса заполнения карт рабочих режимов ЭКБ необходимо использовать программное обеспечение, в дальнейшем называемое «подсистема». В подсистему должны быть заложены все возможные формы карт рабочих режимов последней редакции (2000 года).

6.7. Подсистема должна иметь базу данных, содержащую информацию о предельных значениях параметров ЭКБ, взятых из НТД. После задания пользователем перечня ЭКБ программа будет автоматически заносить информацию для каждого элемента из базы данных в карты режимов в колонки По НТД. При этом в процессе верстки карты автоматически осуществляется сравнение значений параметров В схеме, которые получаются в результате моделирования в специализированных подсистемах, со значениями По НТД (кроме формы 4 «Карта оценки номенклатуры ЭКБ и сведений о соответствии условий их эксплуатации и показателей надежности требованиям НТД»). Значения В схеме выделяются красным цветом, если они превышают соответствующие значения По НТД. В базу данных могут вводиться числовые значения параметров как в виде констант, так и в виде табличных, графических и функциональных зависимостей параметров По НТД от параметров В схеме (например, от температуры окружающей среды).

6.8. Результаты работы подсистемы — заполненные карты режимов ЭКБ — автоматически конвертируются программой в текстовый процессор Word, где они могут быть отредактированы и распечатаны в форматах А3 и А4.

6.9. Перечень ЭКБ, для которой нужно получить карты рабочих режимов, может быть введен как вручную пользователем, так и путем конвертирования из выходных файлов системы проектирования печатных плат.

6.10. Кроме того, конвертация перечней ЭКБ из любой системы должна осуществляться в рамках интегрированной информационной среды предприятия (PDM-системы) через промежуточный текстовый файл. Возможен экспорт параметров ЭКБ в автоматизированную подсистему анализа показателей безотказности ЭКБ и ЭА.

6.11. Подсистема может использоваться как на одном рабочем месте, так и в сетевом варианте, когда на сервере установлена база данных, а на рабочих местах — управляющая программа. При этом редактировать базу данных может только ее администратор.

6.12. Справочная часть БД разрабатываемой подсистемы предназначена для хранения информации об ЭКБ и материалах конструкций, которая необходима для проведения моделирования физических процессов при комплексных внешних воздействиях. Поэтому справочная часть БД должна содержать:

• параметры материалов конструкций;
• параметры моделей ЭКБ для тепловых и механических процессов;
• предельно допустимые значения ускорений и температур ЭКБ, а также максимальные допустимые напряжения материалов, на основе которых может быть принято проектное решение;
• параметры выводов ЭКБ для разных вариантов установки ЭКБ на печатную плату для расчета усталостных характеристик;
• информацию об условном графическом изображении ЭКБ на плоскости и в пространстве для придания реалистичности отображения ПУ;
• полные условные записи ЭКБ для быстрого поиска ЭКБ.

7. Идентификация параметров

При подготовке исходных данных для математического моделирования физических процессов в ЭКБ и ЭА могут возникнуть проблемы, связанные с отсутствием значений некоторых параметров. Неизвестные физико-механические параметры математических моделей ЭКБ и ЭА необходимо определять методом идентификации параметров, что обеспечит высокую степень точности. Результаты, основанные на экспериментальных данных и полученные при проведении натурных испытаний, позволят проводить наиболее точное моделирование физических процессов при воздействии различных дестабилизирующих факторов.

Приложение

Пример результатов комплексного моделирования физических процессов с применением системы АСОНИКА

Пример

На рис. П.1-П.13 и в таблицах П.1-П.4 представлены некоторые результаты моделирования ЭКБ и ЭА, полученные с помощью системы АСОНИКА.

На рис. П. 1 отображена топологическая модель тепловых процессов (МТП) блока ЭА при вынужденной конвекции, созданная в подсистеме АСОНИКА-Т.

В таблице П1 представлены результаты моделирования тепловых процессов блока ЭА при вынужденной конвекции, полученные в подсистеме АСОНИКА-Т.

На рис. П. 2 показаны поля перемещений в конструкции блока ЭА на резонансной частоте 180 Гц. Аналогично можно вывести поля ускорений и напряжений.

Рис. П. 1. Топологическая МТП блока ЭА при вынужденной конвекции

Таблица П. 1. Результаты расчета блока ЭА при скорости 0,53 м/с
(два вентилятора PAPST-8414NH)

На рис. П. 3 представлены графики ускорений в контрольных точках блока ЭА. Рис. П. 2 и П. 3 отображают результаты моделирования механических процессов, полученные в АСОНИКА-М.

На рис. П. 4 представлена зависимость ускорения блока ЭА от времени при воздействии механического удара многократного действия по оси Х. Можно вывести аналогичные зависимости при воздействии гармонической вибрации и одиночного удара по каждой из осей. Рис. П. 4 отображает результаты моделирования системы виброизоляции, полученные в АСОНИКА-В.

В таблице П. 2 показан пример параметров ЭРИ в справочной базе данных АСОНИКА-БД.

На рис. П. 5 представлена модель электрических процессов модуля питания. На рис. П. 6 отображен один из графиков электрических параметров одного из элементов с учетом переходного процесса. Это пример результатов расчета электрических процессов в модуле питания.

Рис. П. 2. Поле перемещений блока ЭА
(частота 180 Гц)

Рис. П. 3. Графики ускорений в контрольных точках блока ЭА

Рис. П. 4. Зависимость ускорения блока ЭА от времени при воздействии механического удара многократного действия по оси Х

Таблица П. 2. Пример параметров ЭРИ

Рис. П. 5. Модель электрических процессов модуля питания

Рис. П. 6. График электрических параметров одного из элементов с учетом переходного процесса

На рис. П.7-П.8 приведены результаты моделирования ПУ на воздействие гармонической вибрации. Можно также вывести аналогичные результаты моделирования ПУ на воздействие одиночного и многократного удара: зависимость ускорения одиночного и однократного удара от времени в контрольной точке (в центре платы), поля максимальных ускорений при воздействии одиночного и многократного ударов на плоскости и в объеме, а также карты механических режимов ЭКБ при воздействии одиночного и многократного ударов. Аналогичные результаты можно получить и на воздействие акустического шума. Карта механических режимов ЭКБ при воздействии гармонической вибрации представлена в таблице П. 3. Эти результаты моделирования ПУ на механические воздействия получены с помощью АСОНИКА-ТМ.

Рис. П. 7. Зависимость амплитуды ускорения гармонической вибрации от частоты в контрольной точке (в центре платы)

Рис. П. 8. Поле виброускорений при воздействии гармонической вибрации на резонансной частоте 186 Гц

Таблица П. 3. Карта механических режимов работы ЭКБ при гармонической вибрации
для ПУ ЭА (фрагмент)

На рис. П. 9 приведены полученные тепловые характеристики ПУ (воздух внутри блока при естественной конвекции 100,2 °С). Карта тепловых режимов ЭКБ представлена в таблице П. 4. Данные результаты теплового моделирования для ПУ получены с помощью АСОНИКА-ТМ.

Рис. П. 9. Поле температур для ПУ ЭА

Таблица П. 4. Карта тепловых режимов работы ЭКБ при стационарном тепловом воздействии для ПУ ЭА (фрагмент)

С помощью подсистемы АСОНИКА-Б был проведен расчет показателей надежности (рис. П.10).

Рис. П. 10. Интенсивности отказов компонентов первого уровня в изделии «Устройство вторичного электропитания ЭА» (предварительный расчет)

Уточненный расчет эксплуатационной интенсивности отказов ЭКБ проводился на основании температур ЭКБ, полученных в результате моделирования тепловых процессов с использованием АСОНИКА-ТМ.

На рис. П. 11 приведен пример карты рабочих режимов (форма 58) для транзисторов, созданной с помощью АСОНИКА-Р.

Рис. П. 11. Карта рабочих режимов (форма 58)